Development of CO2 conversion reaction using electrons from H2

利用 H2 电子开发 CO2 转化反应

基本信息

批准号：
22K05130
负责人：
谷田部剛史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題において、水素から電子を取り出す分子触媒(電子貯蔵触媒)が、二酸化炭素を還元する反応性を有することは必要不可欠である。したがって、今年度は高活性な電子貯蔵触媒の開発に取り組んだ。具体的には、これまでの電子貯蔵触媒の分子設計指針とは反対に、中心金属の電子密度が高くなる分子触媒の合成を行なった。新規に合成したロジウム触媒は、水素からの電子抽出を行なった後、二酸化炭素との反応は進行しなかったものの、微量の酸素とも迅速に反応した。この電子貯蔵触媒と酸素との反応生成物として、過酸化水素が得られたため、過酸化水素合成触媒として利用したところ、非常に高い触媒回転数で過酸化水素を合成できることがわかった。さらに、一つのフラスコで、安全な水素と酸素の混合ガスから高効率に過酸化水素を合成できる初めて触媒であることが明らかとなった。この成果を、Journal of the American Chemical Societyに報告し、プレスリリースを行なった。この分子触媒の他にも、ニッケルやパラジウムの電子貯蔵触媒の合成にも成功しており、今後二酸化炭素との反応を検討する。また、イリジウムを中心金属とする電子貯蔵触媒を利用することで、水素の電子で還元的に活性化した二酸化炭素活性種の直接観測にも成功している。この二酸化炭素活性種は、アルコールやアミンと反応し、対応するエステル錯体およびアミド錯体を与えることがわかった。これらの研究を学術論文として報告する予定である。

在该研究项目中，从氢中提取电子的分子催化剂（电子存储催化剂）必须具有还原二氧化碳的反应性。因此，今年我们致力于开发一种高活性的电子存储催化剂。具体来说，与电子存储催化剂的传统分子设计指南相反，我们合成了一种中心金属具有高电子密度的分子催化剂。从氢气中提取电子后，新合成的铑催化剂不与二氧化碳反应，但很快与微量氧气反应。作为该电子存储催化剂与氧之间的反应产物获得过氧化氢，并且当将其用作过氧化氢合成催化剂时，发现可以以非常高的催化剂旋转速度合成过氧化氢。此外，据透露，这是第一种可以在单个烧瓶中从安全的氢气和氧气混合气体高效合成过氧化氢的催化剂。研究结果发表在《美国化学会杂志》上，并发布了新闻稿。除了这种分子催化剂之外，我们还成功合成了镍和钯电子存储催化剂，未来我们还将研究与二氧化碳的反应。此外，通过使用以铱为中心金属的电子存储催化剂，我们成功地直接观察到被氢电子还原激活的二氧化碳活性物质。研究发现，这种二氧化碳活性物质与醇和胺反应生成相应的酯和酰胺复合物。我们计划将这些研究报告为学术论文。